Czy można odtworzyć analogowy układ scalony na podstawie przykładu fizycznego?

Ostatnio badałem niestandardowe układy scalone opracowane przez Rolanda pod koniec lat 70. / wczesnych lat 80. pod kątem ich analogowych syntezatorów.

Zaprzestali produkcji tych komponentów około 1989 roku, nie ma dostępnych arkuszy danych i nie zostaną wydane lub nie będą miały na ich temat informacji.

IR3109 to czip filtra DIP16 wykonany z czterech kaskadowych OTA i buforów kontrolowanych przez jeden konwerter wykładniczy. Szorstki wewnętrzny schemat znajduje się w niektórych instrukcjach obsługi syntezatorów, a ludzie stworzyli klony, które brzmią dość blisko.

Interesuje mnie IR3R01, układ „generatora obwiedni” DIP16. Służy do wytworzenia napięcia stałego w odpowiedzi na naciśnięcie klawiszy na klawiaturze i przyłożenie do filtra lub wzmacniacza.

Zastanawiałem się, czy można jakoś zbadać te układy scalone i dowiedzieć się, jakie są w nich komponenty i wartości. Może odsłonięcie matrycy i ocena pod mikroskopem elektronowym? Jestem pewien, że jeśli to możliwe, byłoby to bardzo drogie.

Oczywiście, że to możliwe. Istnieje wiele firm, które świadczą te usługi. Prawdziwe pytanie brzmi, czy możesz to zrobić w domu.

Możesz uciec bez potrzeby SEM (skaningowego mikroskopu elektronowego), ten projekt można wykonać w geometrii ~ 3u, którą można sobie wyobrazić przy użyciu światła widzialnego.

Będziesz potrzebował mokrej ławki do wytrawiania warstw, takich jak HF dla SiO2, ale będziesz również musiał usunąć Si3N4, SiON i aluminium. Możliwe, że będziesz potrzebować suchego wytrawiania (plazma Ar w komorze próżniowej), aby usunąć zatyczki wolframowe w przelotach.

Waszymi głównymi problemami będą dokładne wartości rezystorów i kondensatorów (jeśli takie istnieją). Wyznaczenie granic implantów podłoża (dekoracja z bardziej nieprzyjemnymi chemikaliami na mokrej ławce) i określenie profili domieszkowania. Profile domieszkowania można łatwo uzyskać w jednostce SIMS (spektrometr mas jonów wtórnych), ale niektóre szczegóły strukturalne implantów w FEOL (Front End of Line) mogą być subtelne.

Będą istnieć subtelne grubości warstw, które należy zmierzyć, zanim zostaną uszkodzone lub zmniejszone przez mokre trawienie.

Nastąpi znaczna topografia powierzchni matrycy (wówczas CMP nie istniał), więc głębia ostrości może skomplikować robienie zdjęć.

Jest mało prawdopodobne, abyś był w stanie uzyskać dokładnie taką charakterystykę tranzystora, jaką miał oryginalny układ. Naprawdę musisz zrozumieć nie tylko przetwarzanie, ale także fizykę tranzystorów i rolę różnych implantów.

Po stronie pozytywów, jeśli miał kilka żetonów (co byłoby potrzebne) może być w stanie wyzwolić dostęp do tranzystora i móc umieścić go na znacznika krzywej zmierzyć bezpośrednio. Rozmiar funkcji jest wystarczająco duży, a ponieważ jest to układ analogowy, prawdopodobnie zawierałby w sobie duże tranzystory. Ale nie ma w tym pewności.

Inną dobrą wiadomością jest to, że można kupić stare SEM za niski koszt. Tylko kilka 10 000 $ i choć są ziarniste, ten układ ma duże funkcje. Pamiętaj, jeśli masz jednostkę SIMS, która może również obrazować (jest to zmodyfikowany SEM), abyś mógł uciec bez powielania eqt.

Twój ostatni akapit jest w zasadzie poprawny: możesz zobrazować układ, a następnie albo skopiować go bezpośrednio, albo poddać inżynierii wstecznej, aby uzyskać bardziej nowoczesną wersję. Pierwszy krok może być wykonalny w uniwersyteckim laboratorium z odpowiednim sprzętem, ale reprodukcja nie będzie procesem tanim (setki tysięcy dolarów).

Uzyskanie „dokładnej” reprodukcji dźwięku może nie być możliwe nawet w przypadku nowoczesnych procesów IC.

Inną alternatywą jest scharakteryzowanie jego zachowania analogowego jako czarnej skrzynki, a następnie emulowanie go za pomocą DSP. Ludzie raczej nie będą zadowoleni z tego rozwiązania.

W dokumentach patentowych jest kilka interesujących rzeczy (uważam, że w jego patentach jest kilka świetnych rzeczy Boba Mooga), więc możesz mieć szczęście.

Jak wspomniano powyżej, istnieją sposoby na „odsunięcie” chipa i odczytanie jego struktury, chociaż być może trzeba będzie wykonać sporo inżynierii wstecznej, zgadywania itp., Aby odtworzyć to dokładnie, gdy jest to część analogowa.

Możesz przyjąć podejście „czarnej skrzynki”, nie dbając o to, co jest w pudełku, ale określając jego zachowanie i próbując go odtworzyć. To może, ale nie musi być ukrywanie się w nicości, może działać świetnie, może być ogromnym bólem, lub możesz wymyślić coś jeszcze lepszego przez przypadek po drodze.

Są też (jestem pewien) sposoby / oprogramowanie, aby zakwalifikować odpowiedź, a następnie wypchnąć ten model do DSP, mikrokontrolera lub czegoś takiego. Oczywiście purystom się to nie spodoba, a to trochę oszustwo.

TBH twój opis brzmi, jakby to była dość prosta funkcja, więc podejście „czarnej skrzynki” polegające na ignorowaniu wnętrza i rozwijaniu obwodu, który robi to samo, może być najłatwiejszą opcją.